Etude des matériaux réfractaires, conception et réalisation d’un mini-four

Les industries de fabrication de la céramique, nucléaire, la métallurgie, etc. traitent leurs produits à haute température, en utilisant des machines réactrices (haut-fourneau, réacteur nucléaire ; etc.) et des fours (étuve, foyer, four électrique, etc.). Ces équipements sont construits avec des matériaux de construction spéciaux.

Ces matériaux doivent avoir les trois propriétés suivantes :
− Une résistance aux réactions des produits chimiques
− Une résistance mécanique
− Une résistance aux chocs thermiques .

Les matériaux qui possèdent ces trois caractéristiques sont appelés réfractaires. L’élaboration des réfractaires est une technologie moderne, en produisant des pièces mécaniques (moulage de précision) sans intervention des machines-outils, avec des cadences de production rapide.

ETUDE DES MATERIAUX REFRACTAIRES

GENERALITE

Les matériaux de conception des réfractaires sont la combinaison des carbures, des oxydes ou des nitrures avec des matériaux céramiques réfractaires. Les plus utilisés dans la production des réfractaires sont les oxydes ajoutés des matériaux céramiques réfractaires, qui sont utilisés comme des charges (substances que l’on ajoute au liant pour lui donner du corps).

Les réfractaires sont des matériaux céramiques industriels utilisés dans la construction des fours et d’autres appareils de traitement à haute température. Ils sont notamment utilisés dans les cokeries, les hauts fourneaux, les fours d’usines chimiques et de raffineries, les fours des industries verrières et céramiques, les fours élaborant les matériaux réfractaires eux même. Les matériaux réfractaires sont en général des produits des substances silico-alumineux, à haute teneur en alumine et basique (haute teneur en magnésie).

Suivant la nature de ses applications, l’évolution de la composition peut se faire en direction soit de la silice pure, soit de l’alumine pure, soit de la magnésie pure.

Ces matériaux se présentent généralement sous forme des briques. On peut les utiliser aussi comme ciment réfractaire pour constituer les différentes parois des fours qui adhérent et font prise aux parois. Le creuset de fusion aussi est l’un des produits réfractaires.

LES DIFFERENTES SUBSTANCES DE CONCEPTION DES CERAMIQUES REFRACTAIRES

DEFINITION DE MATERIAUX REFRACTAIRES

Un corps ou un mélange de substances naturelles ou artificielles, est dit réfractaire lorsque sa température de fusion déterminée selon les normes est supérieure à 1200°C. Il faut tenir compte que la température de fusion n’est pas la seule qualité requise à laquelle corresponde un matériau pour être utilisé comme réfractaire. A une température de fonctionnement élevée, il doit conserver ses caractéristiques:
− A la résistance aux réactions des produits chimiques ;
− A la résistance mécanique et
− A la résistance aux chocs thermiques.

LES OXYDES

Les oxydes sont des corps résultant de la combinaison de l’oxygène avec un autre élément (métal). La combinaison des oxydes avec du métal alcalin (lithium, sodium, potassium, rubidium, césium et francium) forme l’alcali et donne sa propriété comme liant.

LE CARBURE METALLIQUE

Le carbure métallique est une agglomération des poudres métalliques avec du carbone. Le carbure le plus utilisé à la fabrication des produits céramiques réfractaires est le carbure de silicium.

LES NITRURES

Le nitrure est une combinaison de l’azote avec un métal. Pour la production des céramiques réfractaires, les nitrures couramment utilisés par les céramistes sont les suivants :
− Le nitrure d’aluminium ;
− Le nitrure de bore ;
− Le nitrure de silicium.

LES PROPRIETES DES CES MATERIAUX

LES OXYDES

L’alumine

a : Sa forme générale
L’alumine est une molécule composée de l’atome d’oxygène et de l’atome d’aluminium. Sa formule chimique est Al2O3. A l’état amorphe, elle est colorée de teinte blanche, insoluble dans l’eau. A l’état cristallin, elle constitue quelques pierres précieuses comme le corindon, le rubis et le saphir. Elle est un oxyde très stable c’est-à-dire qu’elle n’est peut pas décomposer par la chaleur.
b : Ses propriétés remarquables
L’alumine a une bonne tenue de résistance mécanique, thermique et chimique aux températures élevées.
c : Ses utilisations
Grâce à ces propriétés, à part son utilisation principale dans l’élaboration de l’aluminium, on l’emploie ainsi comme :
− isolateur électrique ;
− élément de conception des céramiques ;
− élément de broyeur mécanique et
− abrasif.

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Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I : ETUDE DES MATERIAUX REFRACTAIRES
I.1 : GENERALITE
I.2 : LES DIFFERENTES SUBSTANCES DE CONCEPTION DES CERAMIQUES-REFRACTAIRES
I.2.1 : DEFINITION DE MATERIAUX REFRACTAIRES
I.2.2 : LES OXYDES
I.2.3 : LES MATERIAUX CERAMIQUES
I.2.4 : LE CARBURE METALLIQUE
I.2.5 : LES NITRURES
I.3 : LES PROPRIETES DES CES MATERIAUX
I.3.1 : LES OXYDES
I.3.1.1 : L’alumine
a : Sa forme générale
b : Ses propriétés remarquables
c : Ses utilisations
d : Propriétés mécanique, physique et thermique de l’alumine
I.3.1.2 : La magnésie
a : Généralité
b : Ses propriétés remarquables
c : Ses utilisations
d : Propriétés mécanique, physique et thermique
I.3.1.3 : La silice
a : Sa forme générale
b : Propriétés remarquables
c : Propriétés mécanique, physique et thermique
d : Utilisations
I.3.1.4 : La zircone
a : Propriétés remarquables
b : Utilisations
c : Propriétés mécanique, physique et thermique
I.3.2 : LE CARBURE METALLIQUE
I.3.2.1 : Propriété remarquable
I.3.2.2 : Utilisations
I.3.2.3 : Propriétés mécanique, physique et thermique
I.3.3 : LES NITRURES
I.3.3.1 : Le nitrure d’Aluminium (AlN)
a : Utilisations
b : Propriétés mécanique, physique et thermique
I.3.3.2 : Le nitrure de Bore (NB)
a : Ses utilisations
b : Propriétés mécanique, physique et thermique
I.3.3.3 : Le nitrure de Silicium (Si3N4)
a : Propriétés remarquables
b : Ses utilisations
c : Propriétés mécanique, physique et thermique
Chapitre II : LES MATIERES PREMIERES POUR LA FABRICATION DES CERAMIQUES REFRACTAIRES
II.1 : LES MATIERES PREMIERES CHOISIES
II.2 : LES MATIERES PREMIERS DE BASE
II.2.1 : Les cristallisants ou les vitrifiants
II.2.2 : Les fondants
II.2.3 : Les stabilisants
II.3 : LES MATIERES ADDITIVES
II.3.1 : Les affinants
II.3.2 : Les colorants
II.4 : EXTRACTION OU OBTENTION DE MATIERES PREMIERES
II.4.1 : L’EXTRACTION ET L’OBTENTION DES OXYDES
II.4.1.1 : L’oxyde d’Aluminium (alumine)
II.4.1.2 : L’oxyde de Silicium
II.4.2 : L’EXTRACTION ET L’OBTENTION DES MATERIAUX CERAMIQUES
II.4.3 : LOCALISATION DE MATIERES PREMIERES CHOISIES
II.4.4 : LOCALISATION DE CETTE ZONE DE GISEMENT
II.4.5 : Zone d’implantation
CONCLUSION